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Tecnologie dei Sistemi di Automazione e Controllo

Lezione 8 I Controllori a Logica Programmabile

Prof. Gianmaria De Tommasi

N39U0998detommas@unina.it2017/2018

Lezione numero: 8

Parole chiave: Controllori a Logica Programmabile, PLC

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Sommario della lezione

• Dispositivi di controllo: i Controllori a Logica Programmabile (PLC)

§ Introduzione§ Cenni storici§ Configurazione minima§ Descrizione delle varie tipologie di moduli

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Controllori a Logica Programmabile 1/14Il controllore a logica programmabile

Il Controllore a Logica Programmabile (PLC):

• è il più diffuso dispositivo di controllo per l’automazione industriale

• è un dispositivo modulare con architettura a bus

• è specializzato particolarmente per il controllo logico/sequenziale

• è un dispositivo di costruzione robusta adatto ad operare inambienti ostili

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Controllori a Logica Programmabile 2/14Tecnologie per il controllo logico/sequenziale

Logica cablata con tecnologia elettrica(relè,temporizzatori,ecc.)

Logica cablata con tecnologia elettronica(transistor)

Logica programmabile basata su calcolatori elettronici(PLC)

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Controllori a Logica Programmabile 3/14Cenni storici

1968 à documento di specifica della General Motors nel quale sielencano le caratteristiche che avrebbero dovuto avere i controllori dinuova generazione.

• Facilità di programmazione e riprogrammazione, possibilmenteanche sull’impianto• Facilità di manutenzione (modularità)• Dimensioni ridotte• Costi competitivi

Metà degli anni 70 à primo PLC basato su microprocessoreprodotto dalla Allen-Bradley

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Controllori a Logica Programmabile 4/14PLC e Sistema PLC

Definizioni del IEC

PLC à un Controllore a Logica Programmabile (PLC) è un sistemaelettronico digitale destinato all’uso in ambito industriale che utilizzauna memoria programmabile per l’archiviazione del programmautente orientato al controllo di macchine e processi

Sistema PLC à un Sistema PLC è una configurazione realizzatadall’utilizzatore formata da un PLC e dalle periferiche associate,necessarie al sistema automatizzato previsto

In questo corso il termine PLC verrà utilizzato per indicare sia un PLCche un Sistema PLC

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Controllori a Logica Programmabile 5/14Configurazione minima

La configurazione minima per un PLC è unaachitettura a bus nella quale siano presenti:

• Telaio o armadio (rack)• Modulo alimentatore• Modulo processore• Moduli di ingresso e uscita• Terminale di programmazione

Esistono PLC dalle funzionalità ridotte con architettura monolitica

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Controllori a Logica Programmabile 6/14Modulo processore

Il modulo processore:• rappresenta il cuore di un sistema PLC• può racchiudere uno o più processori al suo interno• spesso è specializzato per eseguire operazioni su bit tipiche del controllologico/sequenziale

La modalità di funzionamento più diffusa per il modulo processore è quellaciclica (ciclo a copia massiva degli ingressi e delle uscite).

I controllori dalle prestazioni più recenti hanno la possibilità di eseguirecompiti secondo tutte le modalità previste per un dispositivo di controllo(ciclica, periodica e ad eventi)

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Controllori a Logica Programmabile 7/14Ciclo a copia massiva degli ingressi e delle uscite

1. Aggiornamento della memoria di ingresso

2. Esecuzione del programma utente

3. Esecuzione delle routine del sistema operativo per lagestione del dispositivo

4. Aggiornamento delle uscite fisiche in base ai valoriconservati nella memoria di uscita

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Controllori a Logica Programmabile 8/14Moduli di ingresso e uscita

I moduli di ingresso e uscita:• possono essere sia analogici che digitali;• consentono di interfacciare il PLC direttamente con sensori ed attuatori senzal’utilizzo di ulteriori sistemi di condizionamento del segnale.

I livelli di tensione comunemente utilizzati per i moduli digitali sono: (0,24) V,(0,220) V (continua o alternata), (0,5) V e (0,50) V (continua).I valori tipici dei segnali trattati dai moduli analogici sono (-5,5) V, (-10,10) V,(0,5) V oppure (4,20) mA . La trasmissione in corrente viene spesso utilizzatain ambito industriale perchè meno sensibile ai disturbi elettromagnetici eperchè permette di risparmiare un cavo per ogni collegamento.

Data la diffusione di sensori quali termocoppie e RTD esistono moduli diingresso per il loro utilizzo diretto

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Controllori a Logica Programmabile 9/14Modulo Alimentatore

Il modulo alimentatore deve garantire l’alimentazione anche inpresenza di microinterruzioni della rete.

Modulo alimentatore = trasformatore + circuito rettificatore +stabilizzatore + circuito di protezione da sovraccorrenti ecortocircuiti

I moduli alimentatori di ultima generazione prevedono unasegnalazione al modulo processore in caso di mancanza dialimentazione dalla rete. Questa segnalazione può essere utilizzataper attivare una procedura speciali prima dello spegnimento

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Controllori a Logica Programmabile 10/14Telaio o rack

Il rack contiene i vari moduli che compongono il sistema, assicurandola connessione elettrica e meccanica attraverso il bus.

Il bus di un PLC è proprietario à è praticamente impossibile utilizzareinsieme moduli di case costruttrici diverse

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Controllori a Logica Programmabile 11/14Terminale di programmazione

Un PLC non prevede né tastiera né schermo,quindi la sua programmazione deve essereeffettuata tramite un dispositivo esterno.

Per i vecchi modelli di PLC (e ancora oggi peralcuni PLC piccoli) venivano utilizzati deiterminali a tastiera

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Controllori a Logica Programmabile 12/14Programmazione da PC

Oggi tutti i PLC vengonoprogrammati attraverso unPersonal Computer sulquale viene eseguito ilsistema di sviluppoproprietario

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Controllori a Logica Programmabile 13/14Moduli speciali

• Moduli di ingresso e uscita remoti• Moduli per la comunicazione di rete (Ethernet, Profibus,…)• Moduli PID• Moduli Servo (per il controllo di motori passo passo)• Moduli Encoder (dotati di contatori ad alta velocità)• Moduli Interfaccia Utente (Pannelli Operatore)

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Controllori a Logica Programmabile 14/14Esempi di PLC

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Indice Letture

Materiali di studio Fonti in rete

Case Produttrici di PLC

q P. Chiacchio e F. Basile, Cap. 8.

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